W grudniu 1964 roku Gordon Moore, ówczesny dyrektor Fairchild Semiconductors, dokonał pozornie przypadkowej obserwacji, która miała wpływ na przemysł półprzewodników przez ponad pół wieku. W rozmowie ze społecznością zawodową Moore przewidział, że liczba tranzystorów w układach scalonych co roku będzie się podwajać. Prognoza ta, nazwana później „prawem Moore’a”, nie opierała się na ścisłej zasadzie naukowej, ale raczej na zaobserwowanych trendach gospodarczych i branżowych – a jest to kluczowy szczegół, który często jest pomijany.
Powstanie mikrochipów
W tamtym czasie komputery były ogromnymi maszynami, które zajmowały całe pomieszczenia, a układy scalone (mikrochipy) były w powijakach. Tranzystor krzemowy wynaleziono zaledwie dziesięć lat temu, a pierwsze prymitywne układy scalone dopiero zaczynały się pojawiać. Moore zauważył wyraźny wzór: liczba tranzystorów gwałtownie się podwoiła, z 16 w 1961 r. do 120 w 1964 r.
Ten wykładniczy wzrost nie był przypadkowy. Prognoza Moore’a nie dotyczyła tylko tego, co może się wydarzyć; była to samospełniająca się przepowiednia. Stawiając te oczekiwania, pobudził branżę do nieustannego wprowadzania innowacji, aby im sprostać. W 1965 roku jeszcze bardziej ugruntował tę koncepcję w artykule wstępnym magazynu Electronics, odważnie przewidując 65 000 elementów w jednym chipie – co było zdumiewającą liczbą jak na tamte czasy. Obecnie chipy zawierają biliony tranzystorów.
Od prognozy do standardu branżowego
Moore założył firmę Intel w 1968 roku, a jego „prawo” ewoluowało od przewidywania do podstawowego celu biznesowego. Stopę tę skorygowano później tak, aby w 1975 r. podwajała się co dwa lata, co było stopą bardziej trwałą, ale mimo to napędzającą dziesięciolecia innowacji. Ten nieustanny wyścig ku miniaturyzacji jest podstawą niemal całej współczesnej elektroniki, od smartfonów po superkomputery.
Granice wzrostu
Przez lata eksperci przewidywali, że prawo Moore’a osiągnie swoje granice, jednak udało się je zachować dzięki pomysłowym rozwiązaniom inżynierskim. Jak zauważył sam Moore w 2016 roku: „Zawsze wydaje się, że stoi przed nami bariera nie do pokonania, ale gdy ludzie się do niej zbliżają, znajdują rozwiązania”. Jednak rzeczywistość fizyczna prędzej czy później interweniowała.
Prawo zaczęło słabnąć około 2016 r., kiedy Intelowi trudno było zmniejszyć rozmiary tranzystorów z 14 do 10 nanometrów w przewidywanych ramach czasowych. Ta awaria nie była wynikiem braku innowacji, ale konsekwencją podstawowych zasad fizyki. W miarę zmniejszania się tranzystorów, efekty kwantowe, takie jak tunelowanie kwantowe, stają się nieuniknione, powodując wyciek elektronów pomiędzy tranzystorami i pogarszając ich funkcjonalność.
Prawo Moore’a w swojej pierwotnej formie nie ma już zastosowania. Choć branża w dalszym ciągu przekracza granice, wykładniczy rozwój, jaki miał miejsce w przeszłości, jest nie do utrzymania. Era podwajania gęstości tranzystorów co dwa lata dobiegła końca, ponieważ prawa fizyki nakładają rzeczywiste ograniczenia na to, jak małe możemy wytwarzać urządzenia.
